1、种群基因组成的变化与物种种群基因组成的变化与物种的形成（第一课时）的形成（第一课时）人 教 版 必 修人 教 版 必 修 2 2 第第 6 6 章 第章 第 3 3 节节讲授新课讲授新课问题探讨问题探讨先有鸡还是先有蛋？甲同学说：当然是先有鸡蛋了，因为只有生殖细胞产生的基因突变才能遗传给后代，体细胞即使发生了基因突变，也不能影响后代的性状。乙同学说：不对，人们在养鸡过程中，是根据鸡的性状来选择的，只让符合人类需求的鸡繁殖后代，因此是先有鸡后有蛋。讨论：你同意哪位同学的观点？你的答案和理由是什么？先有鸡还是先有蛋？自然选择直接作用的是生物的个体，而且是个体的表型。但是，在自然界，没有哪个个体是长
2、生不死的，个体的表型也会随着个体的死亡而消失，决定表型的基因却可以随着生殖而世代延续，并且在群体中扩散。可见，研究生物的进化，仅研究个体和表型是不够的，还必须研究群体基因组成的变化。种群基因组成的变化种群基因组成的变化生活在一定区域的同种生物全部个体的集合叫作种群（population）。例如，一片树林中的全部猕猴是一个种群，一片草地上的所有蒲公英也是一个种群。种群中的个体并不是机械地集合在一起。种群和种群基因库一个猕猴种群的部分个体种群在繁衍过程中，个体有新老交替，基因却代代相传。例如，许多昆虫的寿命都不足一年（如蝗虫），所有的蝗虫都会在秋风中死去，其中有些个体成功地完成生殖，死前在土壤中埋
3、下受精卵。来年春夏之交，部分受精卵成功地发育成蝗虫。同前一年的蝗虫种群相比，新形成的蝗虫种群在基因组成上会有什么变化吗？你不妨根据前面所学的遗传、变异和自然选择的知识，尝试作出自己的推测。一个种群其实就是个繁殖的单位，雌雄个体可以通过繁殖将各自的基因遗传给后代。蝗虫产卵在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值，叫作基因频率。例如，在某昆虫种群中，决定翅色为绿色的基因是A，决定翅色为褐色的基因是a，从这个种群中随机抽取100个个体，测得基因型为AA、Aa和a的个体分别是30、60和10个，就这对等位基因来说，每个个体可以看作含有2个基因。一个种群中全部个体所含有的全部基因，叫作这个种群
4、的基因库（gene pool）。某昆虫决定翅色的基因频率那么，这100个个体共有200个基因。由此可知A基因的数量是230+60=120个；a基因的数量是210+60=80个；A基因的频率为120200=60%；a基因的频率为80200=40%。这一种群繁殖若干代以后，其基因频率会不会发生变化呢？假设上述昆虫种群非常大，所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代，没有迁入和迁出，不同翅色的个体生存和繁殖的机会是均等的，基因A和a都不产生突变，根据孟德尔的分离定律计算。（1）该种群产生的A配子和a配子的比值各是多少？（2）子代基因型的频率各是多少？（3）子代种群的基因频率各是多少？（4）将计算结果填
5、入表格，想一想子二代、子三代以及若干代以后，种群的基因频率会同子一代一样吗？思考思考讨论讨论用数学方法讨论基因频率的变化2.上述计算结果是建立在5个假设条件基础上的。对自然界的种群来说，这5个条件都成立吗？你能举出哪些实例？思考思考讨论讨论亲代基因型的比值 AA（30%）Aa（60%）aa（10%）配子的比值A()A（）a（）a（）子代基因型频率AA（）Aa（）aa（）子代基因频率A()a（）3.如果该种群出现新的突变型（基因型为A2a或A2A2），也就是产生新的等位基因A2，种群的基因频率会发生变化吗？基因A2的频率可能会怎样变化？哈代一温伯格平衡定律遗传平衡定律是由英国数学家哈代和德国医生
6、温伯格分别于1908年和1909年独立证明的，这一定律又称哈迪温伯格定律。他们指出，一个有性生殖的自然种群中，在符合以下五个条件的情况下，种群的基因频率和基因型频率可以世代相传不发生变化，保持平衡。拓拓 展展五个条件是：1.种群很大2.随机交配3.没有突变和重组4.没有个体迁入迁出5.个体繁殖和生存的机会相等拓拓 展展基因突变在自然界是普遍存在的。基因突变产生新的等位基因，这就可以使种群的基因频率发生变化。达尔文曾明确指出，可遗传的变异提供了生物进化的原材料。现代遗传学研究表明，可遗传的变异来源于基因突变、基因重组和染色体变异。其中，基因突变和染色体变异统称为突变（mutation）。种群基因
7、频率的变化生物自发突变的频率很低，而且许多突变是有害的，那么，它为什么还能够作为生物进化的原材料呢？这是因为种群是由许多个体组成的，每个个体的细胞中都有成千上万个基因，这样，每一代就会产生大量的突变。例如，果蝇1组染色体上约有1.3104个基因，假定每个基因的突变频率都为10-5，对一个中等大小的果蝇种群（约有108个个体）来说，每一代出现的基因突变数将是：21.310410-5108=2.6107（个）基因突变产生的等位基因，通过有性生殖过程中的基因重组，可以形成多种多样的基因型，从而使种群中出现多种多样可遗传的变异类型。某海岛上残翅和无翅的昆虫此外，突变的有害和有利也不是绝对的，这往往取决
8、于生物的生存环境。例如，有翅的昆虫中有时会出现残翅和无翅的突变类型，这类昆虫在正常情况下很难生存下去。但是在经常刮大风的海岛上，这类昆虫却因为不能飞行而避免了被海风吹到海里淹死。自然选择对种群基因频率变化的影响探究探究实践实践探究自然选择对种群基因频率变化的影响英国的曼彻斯特地区有一种桦尺蛾（其幼虫叫桦尺蠖）。它们夜间活动，白天栖息在树干上。杂交实验表明，桦尺蛾的体色受对等位基因S和s控制，黑色（S）对浅色（s）是显性的。在19世纪中叶以前，桦尺蛾几乎都是浅色型的，该种群中S基因的频率很低，在5%以下。到了20世纪中叶，黑色型的桦尺蛾却成了常见的类型，S基因的频率上升到95%以上。长满地衣的树
9、干上的桦尺蛾19世纪时，曼彻斯特地区的树干上长满了浅色的地衣。后来，随着工业的发展，工厂排出的煤烟使地衣不能生存，结果树皮裸露并被熏成黑褐色。探究探究实践实践黑色树干上的桦尺蛾提出问题桦尺蛾种群中s基因（决定浅色性状）的频率为什么越来越低呢？作出假设根据前面所学的知识作出假设：_。思考思考讨论讨论分析生物进化观点对人们思想观念的影响讨论探究思路创设情境示例（其中数字是假设的）：1870年，桦尺蛾种群的基因型频率为SS10%，Ss20%，ss70%，S基因的频率为20%。在树干变黑这一环境条件下，假如树干变黑不利于浅色桦尺蛾的生存，使得种群中浅色个体每年减少10%，黑色个体每年增加10%。第21
10、0年间，该种群每年的基因型频率各是多少？每年的基因频率是多少？提示：不同年份该种群的个体总数可能有所变化。制订并实施研究方案1.创设数字化的问题情境。2.计算，将计算结果填入表中（如下表所示）。第1年第2年第3年第4年基因型频率SS10%11.5%Ss20%22.9%ss70%65.6%基因频率 S20%23%s80%77%3.根据计算结果，对环境的选择作用的大小进行适当调整，比如，把浅色个体每年减少的数量百分比定高些，重新计算种群基因型频率和基因频率的变化，与步骤2中所得的数据进行比较。分析结果，得出结论分析计算结果是否支持你作出的假设，得出结论。讨论1.树干变黑会影响桦尺蛾种群中浅色个体的
11、出生率吗？为什么？2.在自然选择过程中，直接受选择的是基因型还是表型？为什么？在自然选择的作用下，具有有利变异的个体有更多的机会产生后代，种群中相应基因的频率会不断提高；相反，具有不利变异的个体留下后代的机会少，种群中相应基因的频率会下降。因此，在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变，导致生物朝着一定的方向不断进化。如果将一个濒临灭绝的生物种群释放到一个新的环境中，那里有充足的食物，没有天敌这个种群将发生怎样的变化？请根据所学知识作出预测。这个种群开始时大量繁殖，但由于没有天敌会造成种群退化正常的自然选择，起选择作用的是特定的环境条件，人类也会干扰自然界正常的自然选择。拓拓 展展课堂
12、小结课堂小结本课小结本课小结1.1.种群的含义和特点2.2.基因库与基因频率一、种群和种群基因库二、种群基因频率的变化1.1.可遗传变异的来源基因重组2.2.可读传变异是生物进化原材料的原因三、自然选择对种群基因 频率变化的影响1.1.原因2.2.选择的对象3.3.选择的结果课堂练习课堂练习1.1.某自花传粉植物种群中，亲代基因型是AAAA和aaaa的个体各占30%30%和20%20%，则亲代A A的基因频率是（）A A25%25%B B30%30%C C50%50%D D55%55%D课堂练习课堂练习2.2.某血友病高发群体有男女各10001000人，经调査，女性血友病基因的携带者1515人，患者5 5人，男性患者1111人，那么这个群体中血友病基因的频率为（）A Al.2%l.2%B B0.9%0.9%C C0.6%0.6%D Dl.8%l.8%A课堂练习课堂练习3.3.下列过程不会导致生物进化的是（）A A在正常翅果蝇群体中，出现了残翅突变个体B B某种环境因素改变而引起喜鹊基因频率的改变C C濒临灭绝的江豚，有些个体得不到交配机会使部分基因消失D D基因型为YyYy的豌豆连续自交，后代中YYYY所占比例越来越大D课堂练习课堂练习
